JPH0947788A - アンモニア性窒素の生物学的酸化方法及び装置 - Google Patents

アンモニア性窒素の生物学的酸化方法及び装置

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JPH0947788A
JPH0947788A JP20486795A JP20486795A JPH0947788A JP H0947788 A JPH0947788 A JP H0947788A JP 20486795 A JP20486795 A JP 20486795A JP 20486795 A JP20486795 A JP 20486795A JP H0947788 A JPH0947788 A JP H0947788A
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  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高濃度のアンモニア性廃水を無希釈で処理でき
且つ高速処理し、これにより装置の大幅なコンパクト化
を実現することができるアンモニア性窒素の生物学的酸
化方法及び装置を提供する。 【解決手段】硝化菌であるAH菌が優先繁殖した第1の
固定化担体を含有し、流入したアンモニア性窒素含有液
と前記第1の固定化担体とを好気性雰囲気で接触させる
第1の曝気槽10Aと、硝化菌であるAH菌とAL菌と
を混成繁殖した第2の固定化担体を含有し、前記第1の
曝気槽からの流出液と前記第2の固定化担体とを好気性
雰囲気で接触させる第2の曝気槽10Bと、硝化菌であ
るAL菌を優先繁殖した第3の固定化担体を含有し、前
記第2の曝気槽からの流出液と前記第3の固定化担体を
接触させる第3の曝気槽10Cと、から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアンモニア性窒素の
生物学的酸化方法及び装置に係り、特に高濃度のアンモ
ニア性窒素廃水を固定化微生物を用いて高速処理するた
めのアンモニア性窒素の生物学的酸化方法及び装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】廃水中に含まれるアンモニア性窒素は、
放流先の公共用水域の溶存酸素の低下や、閉鎖性水域に
おける富栄養化の原因物質の一つとなることから、その
効果的な除去方法が課題になっている。廃水中のアンモ
ニア性窒素を生物学的に処理する方法としては、通常、
活性汚泥循環変法を用いた処理方法が行われ、硝化菌に
よるアンモニアから硝酸への硝化反応及び脱窒菌による
硝酸から窒素への脱窒反応を利用したものである。この
方法は、嫌気性状態の脱窒槽と好気性状態の硝化槽の2
つの槽から成り、脱窒槽では脱窒菌により廃水中の有機
物の分解と脱窒処理が行われ、硝化槽では硝化菌により
廃水中のアンモニア性窒素が硝化処理されて硝酸にな
る。そして、硝化槽で硝化処理された硝化液が脱窒槽に
循環されることにより廃水中の窒素成分は窒素ガスとし
て大気に放出されて除去される。この活性汚泥循環変法
は、硝化効率を上げるために硝化菌の固定化が検討され
ており、固定化硝化菌を硝化槽に投入したプロセスが実
用化されている。更には、固定化脱窒菌を脱窒槽に投入
したプロセスも検討されている。
【0003】この活性汚泥循環変法が適用される廃水
は、主にアンモニア性窒素濃度(NH 4 −N)が20〜
60mg/l程度のアンモニア性窒素濃度が低レベルな
下水であり、この程度のアンモニア性窒素濃度では硝化
反応がスムーズに進行し、放流水中のアンモニア性窒素
濃度が放流基準以下の数mg/l以下になる。しかし、
高濃度のアンモニア性窒素廃水(400mg/l〜50
00mg/l程度)が多量に発生する例えば現像所、無
機合成工場、発電所等の場合には、廃水原水のアンモニ
ア性窒素濃度を高くとも200mg/l以下になるまで
希釈してから生物学的な処理を行っている。この結果、
処理すべき廃水量が著しく増加してしまい、大規模な廃
水処理装置が必要になるという問題があった。
【0004】このような高濃度のアンモニア性窒素廃水
を生物処理する方法として、本出願の発明者等は以前、
包括固定化微生物を用いた多段処理により高速処理する
方法を開発した。この方法は、固定化微生物担体が投入
されている3槽の曝気槽に廃水を直列に流すもので、例
えば、運転条件を廃水原水(1槽目に流入する廃水のア
ンモニア性窒素濃度)のアンモニア性窒素濃度250m
g/l、処理水量480m3 /日、滞留時間7時間で行
った場合、3槽目での処理水の水質を37.5mg/l
まで低減できた。また、1槽目の担体の硝化速度が12
3mg−N/h・l−担体と極めて高い値が得られたこ
とから装置のコンパクト化を達成するものとして大いに
注目された。
【0005】硝化速度は、曝気槽の必要容量の決定のた
めに、また窒素除去率を左右する重要な因子であり、高
ければ高いほど装置のコンパクト化を図ることができ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た多段処理の場合でも廃水原水中のアンモニア性窒素濃
度が数千mg/lと極めて高い廃水を処理する場合に
は、依然として希釈倍率を大きくしなくてはならず、装
置のコンパクト化を図るためにはまだ不充分であるとい
う問題がある。このことから、高濃度のアンモニア性窒
素廃水を無希釈又は小さな希釈倍率の高濃度のままで処
理でき、且つ硝化速度が高くて高速処理が可能なアンモ
ニア性窒素の生物学的酸化方法及び装置が要望されてい
た。
【0007】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、高濃度のアンモニア性廃水を無希釈で処理で
き且つ高速処理し、これにより装置の大幅なコンパクト
化を実現することができるアンモニア性窒素の生物学的
酸化方法及び装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決する為の手段】本発明は前記目的を達成す
る為に、液中のアンモニア性窒素濃度が400mg/l
以上のアンモニア含有液と、硝化細菌であるAH菌が優
先繁殖した固定化担体とを好気性雰囲気で接触させるこ
とを特徴とする。また、本発明は前記目的を達成する為
に、液中のアンモニア性窒素濃度が100〜400mg
/lのアンモニア含有液と、硝化細菌であるAH菌とA
L菌とが混相状態で繁殖した固定化担体とを好気性雰囲
気で接触させることを特徴とする。
【0009】また、本発明は前記目的を達成する為に、
アンモニア性窒素含有液の流入部と、硝化菌であるAH
菌が優先繁殖した固定化担体を含有し、前記流入部から
流入したアンモニア性窒素含有液と前記固定化担体とを
好気性雰囲気で接触させる反応部と、から成ることを特
徴とする。また、本発明は前記目的を達成する為に、ア
ンモニア性窒素含有液の流入部と、硝化菌であるAH菌
が優先繁殖した第1の固定化担体を含有し、前記流入部
から流入したアンモニア性窒素含有液と前記第1の固定
化担体とを好気性雰囲気で接触させる第1の反応部と、
硝化菌であるAH菌とAL菌とを混成繁殖した第2の固
定化担体を含有し、前記第1の反応部からの流出液と前
記第2の固定化担体とを好気性雰囲気で接触させる第2
の反応部と、から成ることを特徴とする。
【0010】また、本発明は前記目的を達成する為に、
アンモニア性窒素含有液の流入部と、硝化菌であるAH
菌が優先繁殖した第1の固定化担体を含有し、前記流入
部から流入したアンモニア性窒素含有液と前記第1の固
定化担体とを好気性雰囲気で接触させる第1の反応部
と、硝化菌であるAH菌とAL菌とを混成繁殖した第2
の固定化担体を含有し、前記第1の反応部からの流出液
と前記第2の固定化担体とを好気性雰囲気で接触させる
第2の反応部と、硝化菌であるAL菌を優先繁殖した第
3の固定化担体を含有し、前記第2の反応部からの流出
液と前記第3の固定化担体を接触させる第3の反応部
と、から成ることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るアンモニア性窒素の生物学的酸化方法及び装置の好ま
しい実施の形態について詳説する。本発明は、硝化菌の
種類には後述するAH菌とAL菌とが生存するという知
見に基づいてなされたものであり、本発明の方法及び装
置を説明するまえに本発明を理解する上で必要なAH菌
とAL菌について先ず説明する。
【0012】即ち、本発明者等は、従来技術で説明した
多段処理における1槽目の硝化速度が123mg−N/
h・l−担体と高い値が得られた原因を探るために、担
体に含有する硝化菌を分離し、菌の特性について検討し
た。その結果、硝化菌は、大別すると、高濃度のアンモ
ニア性窒素雰囲気の条件下で高活性を発揮する硝化菌
と、低濃度のアンモニア性窒素雰囲気の条件下で高活性
を発揮する硝化菌とが生存することを見いだした。
【0013】そして、本発明者等は、これら2種類の硝
化菌を特定するために、濃度5000mg/lの高濃度
な硫酸アンモニア溶液中で8週間培養して検出される硝
化菌をAH菌とし、濃度100mg/lの低濃度な硫酸
アンモニア溶液中で8週間培養して検出される硝化菌を
AL菌とした。このように特定されたAH菌とAL菌の
特性を調べる為に、アンモニア性窒素濃度を変えて培養
した時の担体の硝化速度と担体中に生存する細菌濃度を
詳細に測定したところ図1及び図2に示す関係が得られ
た。
【0014】図1はアンモニア性窒素濃度に対するAH
菌の菌数と硝化速度を示し、図2はアンモニア性窒素濃
度に対するAL菌の菌数と硝化速度を示す。図1から分
かるように、AH菌は、アンモニア性窒素濃度が200
mg/l以下では菌数は少なく硝化速度も遅い。しか
し、400mg/l以上では菌数が2桁以上に増え、担
体当たりの硝化速度も300mg−N/h・l−担体以
上と低濃度時の3倍以上高くなった。
【0015】一方、図2から分かるように、AL菌は、
アンモニア性窒素濃度が200mg/l以下で菌数が多
く、100mg/l付近に硝化速度のピークがある。そ
して、100mg/l以下の領域では、アンモニアの拡
散速度が律速になり見掛けの硝化速度が低下している。
また、100mg/l以上の領域で硝化速度が低下する
が、この原因はアンモニアによる菌体の被毒が起こって
いることが推測される。
【0016】また、アンモニア性窒素濃度が150〜4
00mg/lの範囲で培養したときにはAH菌とAL菌
の混相繁殖が認められ、硝化速度もこの間で300〜4
50mg−N/h・l−担体という高い値になり、2種
類の菌の混在による相乗効果が認められた。また、菌体
の培養・維持条件には、担体当たりのアンモニア性窒素
負荷条件が大切であることから、アンモニア性窒素濃度
を一定に維持した条件下でアンモニア性窒素負荷条件を
変えてAH菌とAL菌の特性を調べた。図3は、アンモ
ニア性窒素濃度を200mg/lに維持しながら担体当
たりのアンモニア性窒素負荷を100〜600mg−N
/h・l−担体の間で変化させた時の菌数を示す。図4
は、アンモニア性窒素濃度を500mg/lに維持しな
がら担体当たりのアンモニア性窒素負荷を100〜60
0mg−N/h・l−担体の間で変化させた時の菌数を
示す。
【0017】図3から分かるように、アンモニア性窒素
濃度を200mg/lで培養したときは、AH菌とAL
菌の混合生物相になった。そして、担体当たりのアンモ
ニア性窒素負荷が300mg−N/h・l−担体以下で
は菌体数が107 と低かったが担体当たりのアンモニア
性窒素負荷を大きくしていくと菌体数の顕著な増加が認
められた。ちなみに、担体当たりのアンモニア性窒素負
荷を400mg−N/h・l−担体以上にすると、菌体
数は少なくとも108 個以上に、500mg−N/h・
l−担体以上にすると109 以上に維持できることがわ
かった。
【0018】一方、図4から分かるように、アンモニア
性窒素濃度を500mg/lで培養したときは、AH菌
のみの単一生物相になった。そして、図3の場合と同様
に担体当たりのアンモニア性窒素負荷が300mg−N
/h・l−担体以下では菌体数が107 と低かったが負
荷を大きくしていくと菌体数の顕著な増加が認められ
た。
【0019】従って、図3及び図4から、AH菌とAL
菌の混合生物相或いはAH菌のみの単一生物相に係わら
ず、担体当たりのアンモニア性窒素負荷を大きくするこ
とにより菌体密度が大きくなり、その結果として担体当
たりの硝化速度を増加させることができることが分かっ
た。このことは、包括固定化担体の場合、担体当たりの
アンモニア性窒素負荷を大きくすることにより、菌体の
栄養源であるアンモニア性窒素を担体の内部にまで充分
に供給できるので菌数の増加、担体当たりの硝化速度の
増加につながるものと考えられる。
【0020】以上の検討結果からAH菌とAL菌の特性
について次のことが言える。 硝化菌を大別すると、高濃度のアンモニア性窒素雰囲
気の条件下で高活性を発揮するAH菌と、低濃度のアン
モニア性窒素雰囲気の条件下で高活性を発揮するAL菌
とがある。AH菌は、アンモニア性窒素濃度が400
mg/l以上の領域で優先繁殖し、菌数の顕著な増殖が
見られ、硝化速度も顕著に高くなる。
【0021】AL菌はアンモニア性窒素濃度が200
mg/l以下の領域で優先繁殖し、菌数の顕著な増殖が
見られ、硝化速度は100mg/l付近にピークがある
放物線を示す。アンモニア性窒素濃度が150〜40
0mg/lの領域ではAH菌とAL菌の混相繁殖し、硝
化速度は2種類の菌の混在による相乗効果が生じる。
【0022】AH菌とAL菌の混合生物相或いはAH
菌のみの単一生物相に係わらず、担体当たりのアンモニ
ア性窒素負荷を大きくすることにより菌体密度が大きく
なり、結果として担体当たりの硝化速度を増加させるこ
とができる。そして、上記からの知見をまとめる
と、液中のアンモニア性窒素濃度が400mg/l以上
のアンモニア含有液と、硝化細菌であるAH菌が優先繁
殖した固定化担体を好気性雰囲気で接触させることによ
り、高濃度のアンモニア性廃水を高濃度のままで処理す
ることができ、且つ高速処理が可能である。この場合、
前記AH菌が優先繁殖した固定化担体の担体当たりのア
ンモニア性窒素負荷が500mg−N/h・l−担体以
上、好ましくは600mg−N/h・l−担体以上にな
るようにすることにより、硝化速度が一層高くなり更な
る高速処理を行うことができる。
【0023】また、液中のアンモニア性窒素濃度が10
0〜400mg/l以上のアンモニア含有液と、硝化細
菌であるAH菌とAL菌とが混相繁殖した固定化担体を
好気性雰囲気で接触させることにより、中濃度から低濃
度にかけてのアンモニア性廃水の高速処理を行うことが
できる。この場合も、前記AH菌とAL菌が混相して固
定化した固定化担体の担体当たりのアンモニア性窒素負
荷が500mg−N/h・l−担体以上、好ましくは6
00mg−N/h・l−担体以上になるようにすること
により、硝化速度が一層高くなり更なる高速処理を行う
ことができる。
【0024】従って、AH菌とAL菌の特性を上手に利
用することにより、高濃度から低濃度のアンモニア性窒
素廃水を効率良く且つ高速に処理することができる。図
5〜図8は、上記知見を基づいて構成した本発明のアン
モニア性窒素の生物学的酸化装置の構成の一例である。
図5は、単槽の曝気槽から構成される場合で、曝気槽内
に流入するアンモニア性窒素濃度に応じてAH菌が優先
繁殖した固定化担体又はAH菌とAL菌とが混相して固
定化した担体が使用される。
【0025】図6はアンモニア性窒素廃水を2槽の曝気
槽に直列に流す2段処理を行う場合の構成である。図7
はアンモニア性窒素廃水を3槽の曝気槽に直列に流す3
段処理を行う場合の構成である。図8は、図6の2段処
理の後段に浮遊型活性汚泥法の曝気槽と沈殿池を設けた
例である。これらの構成の固定化担体を添加した各曝気
槽においても、各曝気槽内に流入するアンモニア性窒素
濃度に応じて使用される固定化担体の種類(AH菌が優
先繁殖した固定化担体又はAH菌とAL菌とが混相して
固定化した担体、更にはAL菌が優先繁殖した担体)が
決められる。
【0026】これにより、各曝気槽では、アンモニア性
窒素濃度に応じて最大の硝化速度が得られる運転を行う
ことができるので、硝化反応を効率的に行い処理水中に
残存するアンモニア性窒素濃度を効果的に低下させるこ
とができると共に、高速処理を行うことができる。従っ
て、滞留時間が短縮されるので、アンモニア性窒素の生
物学的酸化装置の大幅なコンパクト化を図ることができ
る。
【0027】
【実施例】以下に上記アンモニア性窒素の生物学的酸化
装置を用いて本発明の実施例を説明する。 (実施例1)実施例1は高濃度のアンモニア性窒素廃水
の単段処理する例である。
【0028】固定化用種菌として下水処理場の標準活性
汚泥法を使用した。固定化は、活性汚泥が2重量%、ポ
リエチレングリコールプレポリマーが15重量%、N,
N,N′,N′−テトラメチルエチレンジアミンが0.
5重量%、及び過硫酸カリウム0.25重量%を水中で
混合し、ゲル化させることにより行った。得られたゲル
は3mm角のペレットに切断して使用した。
【0029】3mm角の固定化担体(以下「PEG担
体」という)を4リットルの曝気槽に投入し、PEG担
体の充填率を10%とした。この条件下でアンモニア性
窒素濃度が2000mg/lを含有する無機廃水を滞留
時間20時間、1日の負荷が2.4Kg−N/m3 ・日
(担体あたりの負荷換算で1000mg−N/h・l−
担体)で処理し、連続運転2か月後の結果を表1に示し
た。
【0030】同様に、PEG担体の充填率を15%にし
た場合を表1のNo.2に示した。表1のNo.3は、結合型
のPVA担体を使用し、No.1及びNo.2と同様の処理条
件で運転した結果である。PVA担体は3mmφの球形
で、表面に活性汚泥を結合させたものである。表1のN
o.4は、結合型のスポンジ担体を使用し、先と同様の処
理条件で運転した結果である。スポンジ担体は5mmの
立方体で、表面に活性汚泥を結合させたものである。こ
れらNo.1〜No.4における担体当たりのアンモニア性窒
素濃度負荷は600mg−N/h・l−担体以上になる
ようにした。
【0031】比較例として浮遊型の活性汚泥を用いて運
転し、曝気槽内の活性汚泥濃度は4000mg/lに保
持した。上記No.1〜No.4の結果及び比較例の結果を表
1に示す表1の結果から、比較例の浮遊型活性汚泥場合
は2か月処理したが処理水のアンモニア性窒素濃度は1
960mg/lでほとんど処理できなかった。
【0032】これに対し、本発明の実施例であるNo.1
〜No.4では硝化速度が280mg−N/h・l−担体
以上であり、特にPEG包括固定化担体の場合には50
0mg−N/h・l−担体以上となり、極めて高い硝化
速度を得られた。このように、高い硝化速度が得られた
理由としては、担体あたりのアンモニア性窒素負荷を6
00mg−N/h・l−担体以上で行ったことにより、
AH菌が高濃度に繁殖したためと考えられる。実際にN
o.1〜No.4の担体中の菌数を測定したところ、いずれ
の担体もAH菌が109 〜1010cell/cm3 −担
体と高濃度であった。また、No.1〜No.4で硝化速度が
異なるのは担体の種類や充填率が異なる為と考えられ
る。
【0033】 ( )内は担体充填率 ここで、NO.1の担体を用いて回分処理を行った結果を
図9に示す。図9から分かるように30時間曝気しても
処理水のアンモニア性窒素濃度は200mg/l以下に下
がらなかったが、これは高濃度では活性があるが低濃度
では活性がなく処理能力がなくなるAH菌の特徴と考え
られる。 (実施例2)実施例2は高濃度アンモニア性窒素廃水の
2段処理及び3段処理の例である。
【0034】実施例2でも、活性汚泥2%で実施例1と
同様に固定化した担体を作製した。この担体を前記した
図6〜図8に示すアンモニア性窒素の生物学的酸化装置
に投入し、第1実施例と同様な試験を行った。表2は図
7の装置を使用して3槽に固定化担体を投入して3段処
理した結果を示したものである。運転条件は、廃水原水
のアンモニア性窒素濃度が500mg/l、曝気槽が1
槽目4リットル・2槽目4リットル・3槽目4リットル
の合計12リットル、滞留時間が1槽目4時間・2槽目
4時間・3槽目4時間の合計12時間で行った。
【0035】 表2から分かるように、3段処理(3槽の合計滞留時間
12時間)を行うことにより、高速処理を行うことがで
きた。即ち、1槽目の処理水のアンモニア性窒素濃度は
250mg/lで、この時の硝化速度は417mg−N
/h・l−担体と高い値が得られた。そして、3槽目か
ら排出される処理水のアンモニア性窒素濃度は3mg/
lとなり低レベルまで低減させることができた。
【0036】ちなみに、単段処理(滞留時間12時間)
では処理水のアンモニア性窒素濃度は240〜280m
g/lであり、1槽目の担体にAH菌とAL菌が混在し
ていた3段処理の方が格段に優れていた。また、1槽目
の硝化速度は417mg−N/h・l−担体で図1及び
図2のAH単一菌及びAL単一菌の値から予想される値
に比べて大きい値であった。1槽目を使い担体あたりの
負荷を合わせて処理水のアンモニア性窒素濃度を150
mg/lとした時の硝化速度を測定したところ、338
mg−N/h・l−担体であった。同じく、300mg
/lのときは421mg−N/h・l−担体であった。
図10は、図1及び図2に示したAH菌とAL菌の硝化
速度の曲線に加えて、アンモニア性窒素濃度が150〜
300mg/lの硝化速度をプロットしたものである。
このプロットから分かるように、AH菌とAL菌とが混
合繁殖したAH菌・AL菌混合相の硝化速度は、相乗効
果により、AH単一菌又はAL単一菌の場合の硝化速度
より高い硝化速度が得られることが分かった。
【0037】表3は図6の装置を使用して2段処理した
結果を示したものであり、運転条件は、廃水原水のアン
モニア性窒素濃度が500mg/l、曝気槽が1槽目4
リットル・2槽目9.5リットルの合計13.5リット
ル、滞留時間が1槽目4時間・2槽目9.5時間の合計
13.5時間で行った。 表3から分かるように、2段処理(合計滞留時間13.
5時間)の場合も高速処理ができるが、前記した3段処
理に比べるとやや性能が劣った。
【0038】表4は図8の装置を使用して3段処理した
結果を示したものであり、3段目の曝気槽は浮遊型の活
性汚泥装置である。運転条件は、廃水原水のアンモニア
性窒素濃度が500mg/l、曝気槽が1槽目4リット
ル・2槽目4リットル・3槽目12リットルの合計20
リットル、滞留時間が1槽目4時間・2槽目4時間・3
槽目12時間の合計20時間で行った。
【0039】 表4から分かるように、3段目の曝気槽を浮遊型の活性
汚泥装置とした3段処理(合計滞留時間20時間)の場
合も高速処理ができる。これは、1槽目と2槽目での処
理により3槽目に流入する流入液のアンモニア性窒素濃
度は80mg/lまで低下しており、活性汚泥装置でも
充分対応できるためと考えられる。ちなみに、滞留時間
を同じ20時間で単段処理した場合での処理水のアンモ
ニア性窒素濃度は200〜240mg/lとなり、3段
処理することにより、各曝気槽ではアンモニア性窒素濃
度に対応した効率的な硝化反応が行われていることが実
証された。 (実施例3)実施例3は中濃度アンモニア性窒素含有廃
水を2段処理する例である。
【0040】活性汚泥2%で実施例1と同様にして固定
化した担体を作製した。この担体を前記した図6に示す
アンモニア性窒素の生物学的酸化装置に投入し、第1実
施例と同様な試験を行った。運転条件は、廃水原水のア
ンモニア性窒素濃度が200mg/l、曝気槽が1槽目
4リットル・2槽目7リットルの合計11リットル、滞
留時間が1槽目4時間・2槽目7時間の合計11時間で
行い、表5はその結果を示した。
【0041】 表5から分かるように、中濃度のアンモニア性窒素濃度
の廃水を2段処理(合計滞留時間10時間)により高速
処理することができた。このように高い活性が得られた
のは担体負荷を600mg−N/h・l−担体以上にし
たことにある。また、1槽目の処理水アンモニア性窒素
濃度が130mg/lになり、この時の担体中のAH菌
とAL菌はいずれも109 cell/cm3 −担体と略同等であ
った。このことから、中濃度の処理では1槽目にAH菌
とAL菌が同等の濃度になるように保持することが良い
ことが分かった。ちなみに、単段処理(滞留時間10時
間)では処理水のアンモニア性窒素濃度は90〜100
mg/lまでしか低減せず、2段処理に比べて劣ってい
た。 (実施例4)実施例4は、活性汚泥からAH菌を分離し
て固定化した、所謂、分離培養硝化菌固定化法の例であ
る。
【0042】固定化用種菌として下水処理場の標準活性
汚泥から分離したAH菌を使用した。固定化は、AH菌
2重量%、ポリエチレングリコールプレポリマーが15
重量%、N,N,N′,N′−テトラメチルエチレンジ
アミンが0.5重量%、及び過硫酸カリウム0.25重
量%を水中で混合し、ゲル化させることにより行った。
得られたゲルは3mm角のペレットに切断して使用し
た。
【0043】3mm角の固定化AH菌担体(以下「PE
G−AH菌担体」という)を4リットルの曝気槽に投入
し、PEG担体の充填率を20%とした。この曝気槽の
後段には標準活性汚泥法の曝気槽と沈殿槽を設けて構成
した。そして、アンモニア性窒素濃度が500mg/l
の無機廃水を滞留時間8時間(固定化担体の曝気槽4時
間+標準活性汚泥法の曝気槽4時間)で処理した。
【0044】また、比較例として、標準活性汚泥法(滞
留時間8時間)のみでの処理を行った。表6に結果を示
した。 表6から分かるように、本実施例の処理水のアンモニア
性窒素濃度は3mg/l以下と低い値を得ることができ
た。これに対し、比較例の処理水のアンモニア性窒素濃
度は280〜410となり処理能力が劣っていた。この
ことから、AH菌を固定化した担体が高濃度のアンモニ
ア性窒廃水の硝化に大きく寄与していることが分かる。
【0045】表7は上記試験におけるAH菌の固定化時
の菌数と運転1か月後の菌数を比較した表である。 表7から分かるように、固定化時のAH菌の菌数は10
4 cell/cm3 −担体以上にすることが望ましく、これに
より大きな硝化速度が期待される。 (実施例5)実施例4では、活性汚泥を分離したAH菌
を用いたが、実施例5では活性汚泥からAH菌を集積培
養する、所謂、集積培養硝化菌固定化法の例である。
【0046】下水処理場で採取した標準活性汚泥をアン
モニア性窒素濃度が100、200、400、500及
び1000mg/l、負荷が0.5kg-N/m3 ・dの培養
液中で回分培養し、得られた汚泥を実施例4で説明した
方法で包括固定した。ゲルに包括固定した後さらに20
日間に渡って回分培養してAH菌、AL菌の菌体数の比
を測定した。結果を表8に示す。
【0047】 表8から分かるように、AH菌の集積培養には、アンモ
ニア性窒素濃度が400mg/l以上が望ましく、好ま
しくは500mg/l以上が良い。ちなみに、アンモニ
ア性窒素濃度が1000mg/lでは、AH菌が100
%集積培養された。 (実施例6)実施例6は、実施例5の表8ので培養し
たAL菌のみの包括固定担体とで培養したAL菌とA
H菌が共存する包括固定担体と、で培養したAH菌の
みの包括固定担体の3種類を選び、図7に示した3段処
理装置を用いて処理試験を行った。1槽目にはAH菌の
みの包括固定担体を投入し、2槽目にはAL菌とAH菌
が共存する包括固定担体を投入し、3槽目にはAL菌の
みの包括固定担体を投入した。運転条件は、廃水原水の
アンモニア性窒素濃度が1000mg/l、曝気槽が1
槽目4リットル・2槽目4リットル・3槽目4リットル
の合計12リットル、滞留時間が1槽目5.3時間・2
槽目5.3時間・3槽目5.3時間の合計15.9時間
で行った。表9に結果を示す。
【0048】 表9から分かるように、3段処理(3槽の合計滞留時間
15.9時間)を行うことにより、高速処理を行うこと
ができた。即ち、1槽目の処理水のアンモニア性窒素濃
度は500mg/lで、この時の硝化速度は470mg
−N/h・l−担体と極めて高い値であった。そして、
3槽目での処理水のアンモニア性窒素濃度は1mg/l
以下となり充分な低レベルまで低減させることができ
た。
【0049】尚、実施例6では、AH菌のみの包括固定
担体、AH菌とAL菌混在の包括固定担体、AL菌のみ
の包括固定担体で3段処理した例で説明したが、これら
の包括固定担体とどのように組み合わせも良く、且つ処
理段数も3段に限定されるものではない。また、実施例
5では、集積培養したAL菌、AH菌を用いたが、純粋
分離したAL菌、AH菌でもよい。また、固定化に用い
るゲルとしては、特に制限はなく、各種の高分子物質、
例えば、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコー
ル、ポリビニルアルコール、寒天、カラギーナン、アル
ギン酸液等を用いることもできる。
【0050】また、本実施例では、各曝気槽を横に並べ
た横型の多段処理で説明したが、各曝気槽を縦に積み上
げた縦型の多段処理で行ってもよい。また、本発明のア
ンモニア性窒素の生物学的酸化方法に用いるAH菌とA
L菌は、実装置で優先繁殖させるようにしてもよく、実
装置以外で培養したものを実装置に添加してもよい。
【0051】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のアンモニ
ア性窒素の生物学的酸化方法及び装置によれば、高濃度
のアンモニア性窒素廃水を希釈することなく高速処理す
ることができる。従って、装置のコンパクト化を行うこ
とができるので、400mg/l〜5000mg/l程
度の極めて高濃度のアンモニア性廃水が多量に発生する
例えば現像所、無機合成工場、発電所等の生物処理装置
として特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】アンモニア性窒素濃度に対するAH菌の硝化速
度及び菌数の関係図
【図2】アンモニア性窒素濃度に対するAL菌の硝化速
度及び菌数の関係図
【図3】アンモニア性窒素濃度を200mg/lに一定
にした場合の担体当たりのアンモニア性窒素負荷と菌数
の関係図
【図4】アンモニア性窒素濃度を500mg/lに一定
にした場合の担体当たりのアンモニア性窒素負荷と菌数
の関係図
【図5】本発明のアンモニア性窒素の生物学的酸化装置
の単段処理する場合の構成図
【図6】本発明のアンモニア性窒素の生物学的酸化装置
の2段処理する場合の構成図
【図7】本発明のアンモニア性窒素の生物学的酸化装置
の3段処理する場合の構成図
【図8】本発明のアンモニア性窒素の生物学的酸化装置
の3段処理する場合で3段目に活性汚泥法の曝気槽を配
置した構成図
【図9】アンモニア性窒素濃度に対するAH菌の適正範
囲を示した説明図
【図10】アンモニア性窒素濃度に対するAH菌+AL
菌の硝化速度及び菌数の関係図
【符号の説明】
10A、10B、10C…曝気槽 20…活性汚泥法の曝気槽 30…沈殿槽 40…汚泥返送ライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 能登 一彦 東京都千代田区内神田1丁目1番14号 日 立プラント建設株式会社内 (72)発明者 河西 正隆 東京都千代田区内神田1丁目1番14号 日 立プラント建設株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液中のアンモニア性窒素濃度が400mg
    /l以上のアンモニア含有液と、硝化細菌であるAH菌
    が優先繁殖した固定化担体とを好気性雰囲気で接触させ
    ることを特徴とするアンモニア性窒素の生物学的酸化方
    法。
  2. 【請求項2】前記AH菌が優先繁殖した固定化担体の担
    体当たりのアンモニア性窒素負荷が500mg−N/h
    ・l−担体以上、好ましくは600mg−N/h・l−
    担体以上になるようにすることを特徴とする請求項1記
    載のアンモニア性窒素の生物学的酸化方法。
  3. 【請求項3】液中のアンモニア性窒素濃度が100〜4
    00mg/lのアンモニア含有液と、硝化細菌であるA
    H菌とAL菌とが混相状態で繁殖した固定化担体とを好
    気性雰囲気で接触させることを特徴とするアンモニア性
    窒素の生物学的酸化方法。
  4. 【請求項4】AH菌とAL菌とが混相状態で繁殖した固
    定化担体の担体当たりのアンモニア性窒素負荷が500
    mg−N/h・l−担体以上、好ましくは600mg−
    N/h・l−担体以上になるようにすることを特徴とす
    る請求項3記載のアンモニア性窒素の生物学的酸化方
    法。
  5. 【請求項5】アンモニア性窒素含有液の流入部と、 硝化菌であるAH菌が優先繁殖した固定化担体を含有
    し、前記流入部から流入したアンモニア性窒素含有液と
    前記固定化担体とを好気性雰囲気で接触させる反応部
    と、から成ることを特徴とするアンモニア性窒素の生物
    学的酸化装置。
  6. 【請求項6】アンモニア性窒素含有液の流入部と、 硝化菌であるAH菌が優先繁殖した第1の固定化担体を
    含有し、前記流入部から流入したアンモニア性窒素含有
    液と前記第1の固定化担体とを好気性雰囲気で接触させ
    る第1の反応部と、 硝化菌であるAH菌とAL菌とを混成繁殖した第2の固
    定化担体を含有し、前記第1の反応部からの流出液と前
    記第2の固定化担体とを好気性雰囲気で接触させる第2
    の反応部と、から成ることを特徴とするアンモニア性窒
    素の生物学的酸化装置。
  7. 【請求項7】アンモニア性窒素含有液の流入部と、 硝化菌であるAH菌が優先繁殖した第1の固定化担体を
    含有し、前記流入部から流入したアンモニア性窒素含有
    液と前記第1の固定化担体とを好気性雰囲気で接触させ
    る第1の反応部と、 硝化菌であるAH菌とAL菌とを混成繁殖した第2の固
    定化担体を含有し、前記第1の反応部からの流出液と前
    記第2の固定化担体とを好気性雰囲気で接触させる第2
    の反応部と、 硝化菌であるAL菌を優先繁殖した第3の固定化担体を
    含有し、前記第2の反応部からの流出液と前記第3の固
    定化担体を接触させる第3の反応部と、から成ることを
    特徴とするアンモニア性窒素の生物学的酸化装置。
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